Давление подкачивающего насоса в дизельном двигателе

Топливоподкачивающий насос низкого давления

Топливоподкачивающий насос в ступени низкого давления топлива служит для обеспечения требуемой подачи топлива к элементам ступени высокого давления. В работе топливоподкачивающего насоса предусматривается: независимость от режима работы двигателя; минимальный шум; обеспечение необходимого давления; ресурс работы, соответствующий полному сроку службы автомобиля.

В ТНВД распределительного типа, как роторных, так и с аксиальным плунжером топливоподкачивающий насос лопастного типа (топливный насос низкого давления) интегрирован в корпус ТНВД.

В топливных системах с насос-форсунками и с индивидуальными ТНВД топливоподкачивающие насосы забирают топливо из топливного бака автомобиля и подают его постоянно в нужном количестве в ступень высокого давления (топливо для впрыска и топливо для прокачки) с расходом 60-200 л/ч при давлении 300-700 кПа. Многие топливоподкачивающие насосы обеспечивают автоматическую собственную прокачку, так что пуск дизеля оказывается возможным, даже когда топливный бак был пустым перед новой заправкой.

Имеются три разновидности конструкций топливоподкачивающих насосов:

• электрические топливные насосы (используются в дизелях легковых автомобилей);
• шестеренчатые топливные насосы с механическим приводом;
• шестеренчатые топливные насосы (тандем-насосы), использующиеся в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками.

Рис.13 Схема электрического топливоподкачивающего насоса. А — насосная секция, В — электромотор, С — крышка. 1 — сторона давления, 2 — якорь электромотора, 3 — насосный элемент, 4 — перепускной клапан, 5 — сторона всасывания, 6 — обратный клапан.

Электрические топливоподкачивающие насосы

Топливоподкачивающий насос с автономным электрическим приводом (рис. 13 и рис. 14) используются только в двигателях легковых и легких коммерческих автомобилей. Этот насос служит не только для подачи топлива в ТНВД, но и в составе системы текущего контроля прекращает подачу топлива в случае аварии.

Существуют два варианта установки топливоподкачивающих насосов с электрическим приводом — в линии низкого давления между топливным баком и фильтром тонкой очистки топлива и внутри топливного бака. Первые крепятся к кузову автомобиля снаружи топливного бака, а вторые устанавливаются на специальных опорах внутри топливного бака. Кроме наружных электрических и гидравлических соединений, на этих опорах также крепится фильтр-топливоприемник, индикатор уровня топлива и спиральная полость, служащая как резервуар топлива. Начиная с момента прокручивания двигателя стартером, электрический топливоподкачивающий насос работает с постоянной частотой вращения, независимо от частоты вращения двигателя. Это означает, что насос постоянно подает топливо из топливного бака в ТНВД через фильтр тонкой очистки топлива. Излишнее топливо направляется обратно в бак через перепускной клапан.

Контур безопасности служит для прекращения подачи топлива в случае, когда зажигание включено при неработающем двигателе.

Электрический топливоподкачивающий насос включает в себя три представленных ниже функциональных элемента.

Насосная секция (А на рис. 13).Имеется множество различных вариантов насосных элементов, применяемых в зависимости от конкретной области применения насоса. В топливных системах обычно используется топливоподкачивающий насос роликового типа (RZP).
Такой насос объемного типа (рис. 14) включает в себя эксцентрично расположенную камеру (4) с установленным в ней ротором и роликами, которые могут перемещаться в прорезях ротора (2). При вращении ротора центробежная сила вместе с создаваемым давлением топлива заставляет ролики (3) перемещаться на периферию прорези, прижимаясь к рабочим поверхностям. В результате ролики действуют как вращающиеся уплотнители, в результате чего между роликами соседних прорезей и внутренней, рабочей поверхностью корпуса насоса образуется камера. Создание давления определяется тем, что при закрытии входной серпообразной полости (1) объем камеры постоянно уменьшается.

Топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа

Топливоподкачивающие насосы шестеренчатого типа (рис. 15) используются в дизелях легковых автомобилей с одноплунжерными ТНВД и в дизелях легковых, коммерческих и внедорожных автомобилей с топливной системой Common Rail. Они могут непосредственно устанавливаться на двигатель или, в топливной системе Common Rail, интегрированы в корпус ТНВД. Обычными применяемыми типами привода являются муфты, шестеренчатый привод или зубчатый ремень.

Рис.15 Схема топливоподкачивающего насоса шестеренчатого типа. 1 — сторона всасывания, 2 — ведущая шестерня, 3 — сторона нагнетания.

Основными элементами шестеренчатого насоса являются два шестеренчатых колеса, которые находятся в зацеплении между собой, посредством чего топливо “захватывается” в камеру, образующуюся между зубьями шестерен и стенкой корпуса насоса, и направляется от стороны всасывания (1) к выходу на стороне нагнетания (3). Контактные поверхности между зубьями шестерен обеспечивают уплотнение между сторонами всасывания и нагнетания и, таким образом, предотвращают перетекание топлива снова на сторону всасывания.

Величина подачи шестеренчатым насосом практически пропорциональна частоте вращения двигателя, поэтому величина подачи уменьшается дросселем на всасывающей стороне или ограничивается перепускным клапаном на стороне нагнетания.

Шестеренчатые насосы не требуют технического обслуживания. Для удаления воздуха из топливной системы перед пуском или в случае, когда топливный бак оказывается пустым, непосредственно на топливо-подкачивающем насосе или в линиях низкого давления может быть установлен насос ручной подкачки топлива.

Рис.16 Схема лопастного насоса с отдельно расположенными лопатками. 1 — ротор, 2 — сторона всасывания, 3 — пружины,
4 — отдельные лопатки, 5 — сторона нагнетания.

Насос лопастного типа с отдельно расположенными лопатками

В этой конструкции подкачивающего насоса (рис. 16), применяемого в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, две отдельно расположенные лопатки прижимаются пружинами (3) к ротору (1). При вращении ротора объем на стороне всасывающей полости (2) увеличивается, и топливо попадает в две камеры. Далее, при вращении ротора, объем камеры уменьшается, и топливо выталкивается из камер в выходной канал давления (5). Такой насос подает топливо даже при очень низкой частоте вращения.

Тандем-насос

Так называемые тандем-насосы, используемые в дизелях легковых автомобилей с насос-форсунками, представляют из себя блок, включающий топливоподкачивающий насос (рис. 17) и вакуумный насос для усилителя тормозов. Он прикрепляется к головке блока цилиндров и приводится от распределительного вала двигателя.

Собственно топливный насос может быть или лопастного типа с отдельно расположенными лопатками, или шестеренчатым (3 на рис. 17) и даже при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя подает достаточно топлива, чтобы обеспечить пусковую подачу, то есть надежный пуск двигателя. Данный насос содержит в себе несколько клапанов и дроссельных устройств (рис. 17).

Дроссель (6) на впуске в насос: количество подаваемого насосом топлива пропорционально частоте вращения шестерен. В данном случае максимальная подача ограничивается дроссельным отверстием на всасывающей стороне.

Редукционный клапан (7): этот клапан служит для ограничения максимального давления на стороне нагнетания насоса.

Дроссельное отверстие (4): служит для удаления паров топлива на выходе насоса путем направления их в линию возврата топлива (1).

Рис.17 Топливный насос в тандем-насосе. 1 — линия возврата топлива в бак, 2 — вход топлива из бака, 3 — шестеренчатый насосный элемент, 4 — дроссельное отверстие, 5 — фильтр, 6 — дроссельное отверстие на стороне всасывания, 7 — редукционный клапан, 8 — штуцер для подсоединения манометра, 9 — линия нагнетания к насос-форсункам, 10 — линия возврата топлива от насос-форсунок, 11 — обратный клапан, 12 — перепуск топлива.

Перепуск топлива (12): если в топливной системе имеется воздух (например, если автомобиль двигался до опустошения топливного бака), клапан-регулятор низкого давления остается закрытым. Тогда воздух удаляется из топливной системы через байпас под действием давления топлива, создаваемого насосом.

Благодаря правильному расположению топливных каналов в насосе, его шестерни никогда не остаются без топлива, даже при пустом баке. Это означает, что при пуске двигателя после заправки бака топливом насос начинает подавать топливо немедленно. Насос снабжен штуцером (8) для подключения манометра, измеряющего давление топлива на выходе, то есть давление нагнетания.

Распределительная труба. Топливная система дизелей легковых автомобилей с насос-форсунками оснащается распределительной трубой, которая, как следует из ее названия, распределяет топливо между насос-форсунками. Такая форма распределения топлива гарантирует, что все индивидуальные форсунки будут получать одинаковое количество топлива при одинаковой температуре, что в результате обеспечивает плавную работу дизеля. Топливо, поступающее к насос-форсункам, в распределительной трубе смешивается с топливом, текущим от них обратно, что и обеспечивает равномерное распределение температуры.

Подкачивающий насос дизельного двигателя для ТНВД

Итак, топливный насос низкого давления (ТННД) нужен для того, чтобы под небольшим давлением пропустить дизельное топливо через фильтры и затем подать горючее в ТНВД. При этом выделяют два режима работы устройства. Первый режим является так называемым подготовительным, тогда как второй режим рабочий.

Стоит отметить, что насос низкого давления перекачивает немного больше топлива, чем необходимо двигателю для ровной работы. Такая подкачка «с запасом» позволяет поддерживать оптимальное давление в системе питания, избегая повышения нагрузок.

Ручной подкачивающий насос

Для заполнения топливной системы топливом при неработающем дизеле и удаления из нее воздуха на подкачивающем насосе устанавливается ручной подкачивающий насос также поршневого типа.

• цилиндра, ввернутого в корпус над впускным клапаном
• основного подкачивающего насоса
• поршня со штоком
• рукояткой, навернутой на крышку цилиндра.

В работе этого насоса используются впускной и нагнетательный клапаны основного подкачивающего насоса.

• Перед заполнением системы топливом необходимо:

1. открыть вентиль на фильтре тонкой очистки
2. отвернуть рукоятку с крышки цилиндра насоса
3. перемещая рукояткой поршень в цилиндре, нагнетать топливо в систему до появления из сливной трубки струи топлива без пузырьков воздуха.

После прокачивания системы вентиль на фильтре необходимо закрыть, а рукоятку поршня ручного насоса навернуть на крышку цилиндра.

Виды ТННД

Топливный насос низкого давления используется абсолютно на всех машинах любого года выпуска и марки. Без него обойтись не получится, так как именно он выкачивает горючее из бака и подает его в остальную систему. Однако есть разные виды таких насосов. Например, вместе с карбюратором работает слабый механический ТННД, в то время как на инжекторах устанавливается более серьезный топливный электронасос. В дизельных же моторах такой топливный насос транспортирует горючее исключительно к ТНВД.

Механический тип

Механический вариант устанавливается на блоке цилиндров и крепится обычными винтами. Его работа обеспечивается валом коленчатого типа с эксцентрическим кулачком. Нажатие на кулачек приводит к сокращениям и таким образом бензин подается в камеру. Для предотвращения попадания топлива обратно используется специальный клапан. При последующих нажатиях топливо поступает в карбюратор, где и сгорает.

Кстати, механический тип устройства позволяет легко завести машины после длительного простоя. Для этого можно вручную подкачать топливо и пересыхание не станет проблемой.

Механический топливный насос низкого давления

Электрический тип

С появлением инжектора и внедрения большого количества электрических устройств, использование механического нагнетателя стало просто невозможным, так как он не справлялся со своими функциями и не создавал нужного низкого давления.

Электронасос в упрощенном виде состоит из насосного элемента и приводного электрического двигателя в корпусе. В нем же размещен фильтр, топливозаборник и датчик расхода бензина. Работает он по схожей схеме с механическим вариантом, за исключением того, что топливо перемещается в системе с помощью того самого электродвигателя.

Топливный насос низкого давления располагается внутри бака. Многие считают, что это небезопасно, но это ложное мнение. Если в механических вариантах этого устройства часто перегревался бензин из-за тепла, выдаваемого двигателем, то на электрических вариантах такой проблемы нет. Бензин без перерыва движется по системе топливных трубок и это не дает ему нагреваться до предельных температур. То есть, такое расположение способствует сохранению нормальной температуры, ведь расстояние до источника тепла максимальное.

Более того, из-за непрерывного контакта элементов конструкции и бензина исключается возможность возникновения коротких замыканий, приводящих к возгоранию.

Электрические варианты устанавливаются и на дизельные машины. Сейчас они служат в качестве дополнения в системе и используются для транспортировки дизеля к ТНВД.

Здесь топливный насос низкого давления очень часто объединен с насосом высокого давления. Это объясняется необходимостью постоянной подачи топлива для обеспечения стабильной работы на разных оборотах.

Прокачка топливной системы

1. Ослабьте болт «обратки» на самом топливном насосе высокого давления (ТНВД), чаще всего таким болтом является болт на 17, на котором стоит отметка «out». Однако существуют и другие пометки, так что будьте внимательны. Например, на Ниссанах, это болт не на 17, а на 19. Внимательно изучите устройство и инструкцию именно вашей марки автомобиля, чтобы эффективно выполнить прокачку дизеля.

2. Внимательно следите за тем, чтобы топливо начало поступать без пузырьков, тогда можно закончить прокачку. Если же пузырьки не прекращаются, то ищите подсос. Помните, что двигатель запустится только тогда, когда воздушных пузырьков в ТНВД не будет совсем.

3. Если же подкачивающий насос довольно слабый, либо нарушена герметичность клапана, то попробуйте закачать воздух при помощи простого автомобильного насоса, предварительно сняв шланг с ТНВД. Эти действия создадут в баке давление, которое перекачает топливо, а затем и попадет в топливный насос. Здесь вам потребуется еще переходник, который плотно закроет шланг «обратки». Например, сделайте это компрессором, но внимательно следите за тем, чтобы не раздуло топливный бак.

4. Открутите трубки, которые подведены к форсункам. В них содержится остаточный воздух, поэтому для их заполнения вращайте вручную коленчатый вал или же сделайте это при помощи стартера. Не забудьте подвести напряжение к клапану отсечки топлива. Для начала попробуйте пробить воздух путем вращения статора без отсоединения трубок, но это чревато полной разрядкой аккумулятора, поэтому трубки все-таки лучше снять.

5. После появления струйки топлива аккуратно закрутите трубки на прежнее место. Приведите в порядок место работы, закройте капот. Помните, что таким способом вы не только с легкостью запустите мотор, но и сохраните в рабочем состоянии аккумулятор, топливный насос и стартер. С прокачкой топливной системы дизеля разобрались.

Система питания дизельного двигателя видео:

• Ремонт бензонасоса ВАЗ >

Устройство подкачивающего насоса и различные типы ТННД

Если говорить о конструкции, топливный насос низкого давления имеет следующие составные элементы:

1. Приводной вал
2. Ротор с лопастями
3. Статор
4. Диск распределения
5. Приводную шестерню-регулятор
6. Соединительные муфты

Принцип действия заключается в том, что сначала начинает двигаться ротор, в результате его лопасти приближаются к статору. В результате под воздействием центробежной силы создаются «камеры» и определенное напряжение. Затем из камер горючее поступает к ТНВД. Для подачи топлива в диске распределения выполнены каналы. Если давление превышает норму, часть горючего перенаправляется на редукционный клапан.

С учетом того, что подкачивающий насос и насос высоко давления связаны, для того, чтобы поддерживать необходимые условия, имеется топливный сливной дроссель. Указанный дроссель представляет собой жиклер, который вкручен в ТНВД.

Данное решение позволяет поддерживать нужные условия в камерах, при этом учитывается зависимость от той скорости, с которой движется приводной вал. Подобная схема хорошо подходит для дизельных моторов, при этом существуют и другие виды подкачивающих насосов.

Разновидности топливных насосов низкого давления

Начнем с того, что топливный насос низкого давления установлен на любом автомобиле, бензиновом (карбюратор, инжектор), так и на многих дизельных, но не на всех. Данное устройство «вытягивает» горючее из топливного бака, после чего топливо проходит через фильтры, попадает в дозирующие системы и подается в двигатель.

При этом подкачивающие насосы бывают механическими и электрическими. На бензиновых карбюраторных ДВС стоит механический насос, на инжекторных моторах подкачивающий топливный насос электрический. Однако если в бензиновых аналогах независимо от типа мотора такой насос является основным, в дизельных двигателях подкачивающий насос подает топливо на ТНВД.

Механический подкачивающий насос, как правило, ставится на блок цилиндров. В действие такое устройство приводит сам двигатель. Если просто, во время вращения мотора происходит нажатие на специальный кулачок насоса, в результате устройство начинает закачивать горючее в карбюратор. Также механический насос имеет специальный рычаг, что позволяет вручную прокачать бензин перед запуском двигателя.

Электрический подкачивающий насос стал необходимостью после того, как появились инжекторные двигатели. Дело в том, что для нормальной работы инжектора топливо должно подаваться на форсунки под более высоким давлением по сравнению с карбюраторными ДВС.

Естественно, слабый по производительности механический насос не способен справиться с такой задачей. Ему на смену пришел электробензонасос. Такой насос фактически представляет собой электродвигатель и насосную камеру, которые объединены в общем в корпусе. Нагнетатель расположен прямо в бензобаке и погружен в топливо. Также в корпус насоса интегрирован датчик уровня топлива и специальная сетка-фильтр для очистки горючего.

Такое решение имеет целый ряд преимуществ, так как устройство более производительное, а также не перегревается от избытков тепла в подкапотном пространстве. Также перед запуском двигателя нет необходимости подкачивать топливо вручную, так как после поворота ключа зажигания подкачивающий насос начинает сразу работать, поднимая давление в системе питания.

Еще следует отметить, что в схеме с электрическим насосом топливо постоянно движется по магистралям, что позволяет поддерживать нормальную температуру горючего и избежать перегрева.

Почему DENSO?

Мы производим топливные насосы и другое оборудование топливных систем дизельных двигателей на протяжении нескольких десятков лет и добились в этой области значительных успехов. Компания DENSO входит в тройку лучших мировых разработчиков и производителей компонентов для систем common rail, является надежным партнером для многих мировых автогигантов.

На протяжении десятилетий корпорация DENSO инвестирует значительные средства в исследования и разработки инновационных систем подачи топлива для создания самых современных, высокоэффективных, мощных, экологичных, экономичных и надежных дизельных двигателей.